Etude theorique de la taille des bulles actives pour la production de l’hydrogene dans un champ de cavitation acoustique

Abstract

Les ultrasons, via le phénomène de cavitation acoustique qu’ils engendrent dans l’eau, sont susceptibles de produire de l’hydrogène (H2) selon une série de réactions chimiques dans les bulles (sonochimie). Dans la présente étude, la taille des bulles acoustiques capables de produire du H2 a été théoriquement étudiée. Des simulations numériques des réactions chimiques se déroulant dans une bulle remplie d’argon et de vapeur d’eau ont été effectuées pour plusieurs rayons ambiants de bulles à différentes fréquences, intensités acoustiques et températures du liquide dans l’objectif d’examiner l’effet de ces paramètres sur la taille des bulles actives en terme de produisent d’hydrogène. Le modèle employé combine la dynamique d’implosion d’une bulle de cavitation acoustique avec un modèle de cinétique chimique adoptée. Les résultats numériques ont montré que, dans toutes les conditions, il existe un rayon ambiant optimal pour une production maximale de H2 dans la bulle. La gamme des rayons de la population active pour la production de H2 diminue avec l’augmentation de la fréquence et la température du liquide et augmente pour une élévation de l’intensité acoustique.